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V Riunione Nazionale della Sezione di Geologia Informatica della Società Geologica Italiana
- GIT Geology and Information Technology Grottaminarda (AV)
14 -16 Giugno 2010
Utilizzo della tecnica DinSAR per l’individuazione di fenomeni deformativi su aree a
rilevanza infrastrutturale strategica (Lamezia Terme - Calabria).
G. FORTUNATO**, F. FERRUCCI*, A. GUERRICCHIO** & M. PONTE**
* Dipartimento di Scienze della Terra, Università della Calabria
** Dipartimento di Difesa del Suolo, Università della Calabria
UTILIZZO DELLA TECNICA DINSAR PER L’INDIVIDUAZIONE DI FENOMENI DEFORMATIVI SU AREE A RILEVANZA INFRASTRUTTURALE STRATEGICA (L AMEZIA TERME - CALABRIA). - G. FORTUNATO et AL. - (GIT 2010)
Distribuzione del rischio
idrogeologico in Italia
sismico
e
Stima dei crolli in 100 anni. % sul totale della
abitazioni per Comune. Carte Rischio Sismico.
Fonte Dipartimento della Protezione Civile 1996
I Comuni ad Alto e Medio Rischio Sismico in Italia – Fonte Dipartimento della Protezione Civile
Distribuzione fenomeni franosi. Fonte APAT
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
PROCESSING
PRODOTTI
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Il Contesto
Crotone 1996
Cavallerizzo 2005
Terremoto 1783. Stretto di Messina
Soverato 2000
Maierato (VV) Febbraio 2010
Autostrada A3, Gennaio 2009
Terremoto 1908. Reggio Calabria
Il diffuso “dissesto idrogeologico” in Calabria costituisce uno dei principali
motivi che ne penalizzano lo sviluppo socio- economico.
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
PROCESSING
Vibo Valentia 2006
PRODOTTI
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Metodologia di ricerca
Interferometria Differenziale Radar
FUSIONE
(DInSAR e Sparse PS)
Metodo di minimizzazione “noise”
(SCISSOR)
Cartografia qualitativa
aree in deformazione
Cartografia esistente (PAI, AVI)
Cartografia semi-quantitativa
aree a elevato rischio di frana
aree in deformazione
Individuazione pixel e aree con
elevata velocità di deformazione ed
ipotesi modelli deformativi
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
PROCESSING
PRODOTTI
CONCLUSIONI
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Metodi per il controllo delle deformazioni
Accesso obbligatorio
Accesso “Remoto”
• livellazione di precisione (ottica, stazioni totali, etc.);
• GPS;
• APS (Automated Polar Systems, solo accesso per prismi)
• Correlazione di immagini;
• Fotogrammetria;
• Interferometria Radar terrestre
• Interferometria Radar (Satellitare / Aerea)
•Generazione di Modelli Digitali del Terreno (InSAR);
•Monitoraggio di deformazioni (DInSAR e Sparse
Permanent Scatterers);
•Realizzazione di mappe di classificazione del suolo
(Interferometric Land Use).
Interferometria radar satellitare : vantaggi
• Possibilità di acquisire dati in qualsiasi momento del giorno, incluse le ore notturne;
• Grande estensione spaziale fino a 400 x 400 Km2;
• Risoluzione a terra di 20 x 20 m2 (i nuovi sensori fino ad 1 m);
• Tempo di rivisitazione di 35 giorni (oggi sensori a 16 giorni);
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METODO
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Interferometria SAR I
«Con il termine interferometria si intendono tutti i metodi che utilizzano almeno due immagini
complesse al fine di ottenere informazioni supplementari sugli oggetti presenti su una sola
immagine, sfruttando le informazioni di fase del segnale».
Attraverso la misura di sfasamento Δφ tra segnale ricevuto e
trasmesso è possibile rilevare la topografia di un area o le
variazioni derivanti da movimenti della superficie.
La fase di una singola immagine
SAR è ASSOLUTAMENTE
INUTILIZZABILE
Ampiezza
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METODO
Fase
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Interferometria SAR II
L'Interferometria RADAR satellitare utilizza l'informazione
contenuta in due immagini SAR indicate normalmente come
Master e Slave.
Se si considera che il punto P non subisca spostamenti tra
due acquisizioni, la fase interferometrica Dint è funzione
della differenza tra le distanze SP e MP.
MODELLI DIGITALI DI SUPERFICIE
Nota la posizione dei due satelliti, la misura di Δr può essere utilizzata per ricavare l’elevazione
relativa tra i pixel dell’immagine e quindi generare un Digital Surface Model.
MAPPE DI DEFORMAZIONE
Al contrario, nota la topografia è possibile risalire ad eventuali deformazioni millimetriche della
superficie terrestre intercorse tra due osservazioni successive.
La precisione della misura di Δr è legata al rumore di fase presente sulle immagini SAR. Se le immagini sono riprese simultaneamente il
rumore di fase è generalmente inferiore a 30 gradi e la precisione di misura di Δr migliore di /20 (pochi millimetri)
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METODO
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Presentazione e problematiche della zona di studio
Scelta dell’applicazione metodologica: area compresa tra le città di Lamezia Terme e Vibo
Valentia (versante Tirrenico)
- Litologie di superficie sensibili al dissesto;
- Intenso tettonismo ;
- Fenomeni erosivi rilevanti ;
- Ex-aree paludose bonificate;
- Pressione antropica;
- Presenza di importanti snodi infrastrutturali.
Dunque, questi territori risultano soggetti a rapide e significative modifiche
della morfologia – ma per ragioni di incoerenza multitemporale (vegetazione,
modifiche superficiali, variazioni laterali di riflettività, eterogeneità laterale
estrema del modello troposferico) rappresentano un challenge importante per
l’applicazione della tecnica interferometrica differenziale classica.
Osservazioni più specifiche sono state concentrate sulle aree urbane e l’hinterland lametino e
sulle infrastrutture presenti.
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Area Urbana e hinterland di Lamezia Terme
LINEA FERROVIARIA
TIRRENA-INFERIORE
AUTOSTRADA A3 SA-RC
Carta tettonica schematica - Principali faglie
trascorrenti - Miocene medio – Pleistocene.
(modificata da Van Dijk e altri, 2000).
.
Carta topografica della città e l’hinterland di Lamezia Terme
AEROPORTO DI LAMEZIA
Carta strutturale relativa all’area del lametino, (modificata
da Tansi et al., 2007). (LCF) Faglia di LameziaCatanzaro.
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Processing DInSAR
Catena di processing InSAR/DInSAR implementata in
SARscape
SCISSOR: tool sviluppato dal Dipartimento
di Geofisica della Litosfera
dell’Istituto
Nazionale
di
Oceanografia e Geofisica di
Trieste per depurare il segnale
di fase interferometrica dai
contributi atmosferici e di noise
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DInSAR + SCISSOR (I) - Parigi
La presenza di bolle e frange legate agli effetti atmosferici
impediscono l’interpretazione obiettiva delle immagini, (d’après
Fruneau, 2004).
Dati derivati dall’elaborazione SCISSOR
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METODO
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DInSAR + SHISSOR (II) – Belvedere Spinello
Rendiconti Soc. Geol.
It., Vol. 2 (2008), 1-3 –
G.
Fortunato,
F.
Ferrucci
&
A.
Guerricchio.
Interferometria
Radar
satellitare
per
il
monitoraggio
di
subsidenze legate ad
attività mineraria: il caso
della
miniera
di
salgemma di Belvedere
Spinello (CZ).
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METODO
CASI di STUDIO
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Mappe di Deformazione del Suolo – geometria slant range
Immagine d’intensità relativa all’aeroporto
Sant’Eufemia di Lamezia.
Interferogramma filtrato (19931005 –
19950824) in geometria slant range a
circa due anni di distanza. Può essere
distinta l’area relativa all’aeroporto di
Sant’Eufemia in cui il segnale di fase
presenta variazione ascrivibili a
movimenti trasversali alla struttura in
questione e sub-paralleli alla linea di
costa.
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METODO
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Calcolo delle componenti LOS (Line of Sight) della deformazione
Rappresentazione grafica delle geometrie di acquisizione SAR
che portano alla produzione di dati con valore negativo (a) e
con valore positivo (b) proporzionale rispettivamente alla
diminuzione o all’aumento dei valori di fase interferometrica
Isolamento valori più significativi - “filtraggio Bit Error” -
Schematizzazione del procedimento utilizzato per ricavare i
valori reali di spostamento del terreno.
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
Interferogramma relativo al sito di Vibo Marina in geometria slant
range.. In A interferogramma non filtrato con il tipico motivo “sale
e pepe”. In B lo stesso interferogramma dopo le operazioni di
filtraggio (Bit Error), media e interpolazione.
PROCESSING
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Mappe di Deformazione del Suolo geocodificate – integrazione in ambiente GIS
Approccio
semiquantitativo
(Aeroporto)
Dati di deformazione derivati dal calcolo delle componenti della LOS. In scala di colore, l’entità della deformazione, in questo caso perlopiù verticale,
calcolata per un interferogramma a due anni di distanza, (19931109-19960111). È possibile individuare movimento della superficie per un’area che si
estende dal comune di Gizzeria e interessa anche l’aeroporto.
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
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Considerazione sulle Deformazioni osservate sull’area di Sant’Eufemia di Lamezia (Aeroporto)
Dati di deformazione – area Aeroporto Sant’Eufemia di
Lamezia Terme. Possono essere individuate deformazioni a
ridosso della pista.
INTRODUZIONE
METODO
Mappa delle anomalie di Elio (1983). Anomalie positive sembrano seguire i bordi della Piana,
localizzandosi dove sistemi di fratture mobilizzano i margini della fossa. Altre seguono un
allineamento che intercetta sub-perpendicolarmente la pista dell’Aeroporto di Sant’Eufemia.
CASI di STUDIO
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Considerazione sulle Deformazioni osservate sull’area di Sant’Eufemia di Lamezia (Aeroporto)
Confronto delle livellazioni del 1983 con quella del 1966 effettuata dall’IGMI da Pizzo a Sant’Eufemia. Si
può evidenziare con chiarezza una definita tendenza degli spostamenti verticali.
Linea di livellazione costituita da
tratti della linea IGMI n. 100, IGMI
n. 97 e da un tratto di nuova
istituzione che termina in località
Gabella.
INTRODUZIONE
METODO
CASI di STUDIO
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Considerazione sulle Deformazioni osservate sull’area di Sant’Eufemia di Lamezia (Aeroporto)
Collocazione geografica delle linee sismiche CZ-329-78 e CZ-325-78 realizzate dalla “Western Ricerche Geofisiche” per conto di Agip Exploration nel luglio/agosto del
1978. A destra, profili sismici non migrati relativi alle due prospezioni effettuate. È possibile rilevare la presenza di un sismostrato (in rosso) alla stessa “profondità
sismica” (-1 s) che potrebbe corrispondere alla stessa superficie dislocata rispetto al sismostrato (in blu nella CZ-329-78) collocato a quota relativa più elevata (-0.5 s).
INTRODUZIONE
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Considerazione sulle Deformazioni osservate sull’area di Sant’Eufemia di Lamezia (Aeroporto)
Carta di sintesi in cui sono evidenziati i dati di deformazione derivati dall’analisi SAR interferometrica, la linea sismica CZ-329-78, i punti
di livellazione e i dati di anomalia dell’elio. Tutti i dati, allineandosi su una stessa direttrice costituiscono certamente indizi relativi ad una
lineazione tettonica oggi non cartografata (in rosso tratteggiato) che potrebbe costituire un elemento di dislocazione trasversale alla
“Fossa di Catanzaro”. Questa è certamente da tenere in considerazione per studi di geologia strutturale, sismici, ecc. e per la previsione
di scenari di rischio in un’area potenzialmente interessata da fenomeni sismici di una certa intensità e dove sono collocati, su uno spazio
ristretto, le infrastrutture di comunicazione più importanti dell’intera regione.
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Conclusioni
1. Vibo Valentia
> individuazione di aree di deformazione quartiere “Affaccio e
>> Considerando che, per questo
territorio,
Cancello
Rosso”; la pianificazione territoriale ha previsto la
> osservazione
di movimenti
differenziali relativi
a due blocchi
concentrazione di tutte le infrastrutture
regionali
di comunicazione,
le considerazioni
distinti
del centro
della città.di scenari di rischio sia per le
desunte risultano di fondamentale
importanza
perurbano
la previsione
infrastrutture a rete che per la popolazione residente;
2. Vibo Marina
> osservazioni di subsidenze nei quartieri residenziali a ridosso
del porto ed in alcune installazioni industriali (es. Italcementi);
>> Durante eventi sismici di particolare intensità, anche modesti "scorrimenti" dei terreni
3.
Pizzo
> osservazione
di deformazioni
a ridosso esia
a valle
della S.S 18
sulla
potenziale lineazione individuata
produrrebbero
effetti drammatici
relativamente
ai
nell’area che
in cuiper
la stessa
attraversa ilazione
centrodel
urbano
e nei pressi del
danni diretti ad immobili ed installazione
la conseguente
mare;
cimitero, della linea ferroviaria e dell’arteria autostradale;
4. Lamezia Terme
> conferma di deformazioni in atto nel centro urbano e relative
>> I dati raccolti non risultano catalogati
daglidel
enti
di controllo
dela territorio
né da studi
soprattuttoné
all’area
torrente
Cantagalli
nord di Sambiase;
precedenti e forniscono, pertanto elementi di novità sullo studio della tettonica attiva del
Graben
di Catanzaro.
5.
Territorio
di Sant’Eufemia
> individuazione di movimenti nell’area dell’infrastruttura
aeroportuale ed isolamento di una struttura di dislocazione,
perpendicolare alla stessa, che investe l’Autostrada A3, la "Strada
dei Due Mari", la linea ferroviaria Terrenia Inferiore, la S.S 18.
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CASI di STUDIO
PROCESSING
PRODOTTI
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